[發(fā)明專利]快速鎖定的頻率產(chǎn)生電路

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410581688.7
• 申請(qǐng)日: 2014-10-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104320134B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 冷鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 海能達(dá)通信股份有限公司
• 主分類號(hào): H03L7/099
• 分類號(hào): H03L7/099
• 代理公司: 深圳市瑞方達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙)44314
• 代理人: 張約宗,張秋紅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及射頻通信領(lǐng)域，尤其涉及一種快速鎖定的頻率產(chǎn)生電路。

背景技術(shù)

頻率產(chǎn)生單元在現(xiàn)代通信系統(tǒng)和信息處理系統(tǒng)中十分重要。它不僅作為射頻通信系統(tǒng)發(fā)射接收機(jī)的本地振蕩源和數(shù)字信號(hào)處理器的時(shí)鐘源，而且它的性能指標(biāo)直接決定系統(tǒng)的性能指標(biāo)。目前，在無(wú)線和移動(dòng)通信應(yīng)用中，隨著數(shù)據(jù)傳輸速度的提高，頻率產(chǎn)生單元的鎖定時(shí)間越來(lái)越成為設(shè)計(jì)的關(guān)鍵指標(biāo)之一。鎖定時(shí)間越短，則頻率轉(zhuǎn)換速度越快，數(shù)據(jù)傳輸速度也就越快。

要得到高精度、低相位噪聲的本振頻率，必須采用鎖相頻率合成的方法，但鎖相頻率合成法是一個(gè)相位負(fù)反饋系統(tǒng)，有著固有的循環(huán)往復(fù)的反饋過(guò)程，鎖定時(shí)間較長(zhǎng)，而且，鎖定時(shí)間和相位噪聲對(duì)環(huán)路帶寬的要求是相互矛盾的：要加快鎖定速度，鎖相環(huán)路的帶寬越寬越好；要降低相位噪聲和毛刺，則環(huán)路的帶寬越窄越好。現(xiàn)代無(wú)線通信對(duì)這兩方面性能要求都極為苛刻。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中鎖相環(huán)鎖定的波形圖，以下結(jié)合附圖1介紹頻率鎖定的過(guò)程。

1)T1階段-捕獲階段：由于頻點(diǎn)的切換，頻率從穩(wěn)定到不穩(wěn)定的急劇變化，輸出頻率與參考頻率相位差非常大，鎖相環(huán)處于失鎖狀態(tài)，需要大量的泵電流來(lái)捕獲目標(biāo)頻率。

2)T2階段-跟蹤階段：輸出頻率與參考頻率相位差較小，鎖相環(huán)對(duì)輸出頻率進(jìn)行跟蹤，屬于環(huán)路自身調(diào)節(jié)的階段。

3)T3階段-穩(wěn)定階段：輸出頻率與參考頻率相位差非常小，鎖相環(huán)處于鎖定的狀態(tài)。例如，在專網(wǎng)通信中，當(dāng)頻率偏差小于±100Hz時(shí)，鎖相環(huán)進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)。

如圖1所示，鎖定過(guò)程的三個(gè)階段中，主要是由T1和T2階段決定目標(biāo)頻率的鎖定時(shí)間。而T2的時(shí)間主要是由于環(huán)路自身的參數(shù)決定。T2時(shí)，相位差已經(jīng)比較小了，靠鎖相環(huán)自身的調(diào)節(jié)可以很快進(jìn)入T3。然而，T1捕獲階段所消耗的時(shí)間，對(duì)整體鎖定時(shí)間有直接的影響。

現(xiàn)有技術(shù)中提高鎖定時(shí)間和降低相位噪聲的方法有以下幾種：(1)通過(guò)給時(shí)序控制啟動(dòng)鎖相環(huán)電路中各頻率源；減小過(guò)沖對(duì)鎖定時(shí)間的影響；但其引入開(kāi)關(guān)多，時(shí)序控制復(fù)雜，無(wú)法衡量減小一路濾波器最佳啟動(dòng)時(shí)序方案。(2)通過(guò)給環(huán)路濾波器預(yù)置壓控電壓以實(shí)現(xiàn)快速鎖定，根據(jù)頻點(diǎn)預(yù)置壓控電壓，可以有效縮小捕捉時(shí)間，加快鎖定，但無(wú)法實(shí)現(xiàn)相位噪聲的提高，而且硬件需求較多，會(huì)消耗較多的電流。(3)改變環(huán)路帶寬，即在鎖定過(guò)程中增大環(huán)路帶寬，鎖定后減小環(huán)路帶寬以滿足頻率產(chǎn)生單元的相位噪后通過(guò)DAC給窄帶環(huán)路濾波電路配置，該方法中軟件讀取需要時(shí)間，且無(wú)法實(shí)時(shí)進(jìn)行配置，占用大量?jī)?nèi)存，同時(shí)，在配置過(guò)程中無(wú)法進(jìn)行其他軟件操作。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種快速鎖定的頻率產(chǎn)生電路。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種快速鎖定的頻率產(chǎn)生電路，包括鎖相環(huán)電路、壓控振蕩器、與所述鎖相環(huán)電路相連的用于提供參考頻率的參考頻率源、用于配置鎖相環(huán)頻率并輸出控制信號(hào)的主控芯片，其特征在于：還包括連接在所述鎖相環(huán)電路與所述壓控振蕩器之間的寬帶環(huán)路濾波電路、連接在所述鎖相環(huán)電路與所述壓控振蕩器之間的窄帶環(huán)路濾波電路、連接在所述寬帶環(huán)路濾波電路與所述窄帶環(huán)路濾波電路之間的用于實(shí)現(xiàn)電壓跟隨以保證所述寬帶環(huán)路濾波電路與所述窄帶環(huán)路濾波電路電壓一致的控制電路；

所述主控芯片分別與所述鎖相環(huán)電路、所述寬帶環(huán)路濾波電路、所述窄帶環(huán)路濾波電路和所述控制電路相連；所述主控芯片輸出控制信號(hào)以切換寬帶環(huán)路濾波電路或窄帶環(huán)路濾波電路與所述鎖相環(huán)電路連接，并通過(guò)控制所述控制電路使所述寬帶環(huán)路濾波電路與窄帶環(huán)路濾波電路電壓一致。

在鎖相環(huán)鎖定過(guò)程中，若通過(guò)寬帶環(huán)路濾波電路進(jìn)行快速鎖定，鎖定過(guò)程中，窄帶環(huán)路濾波電路的電壓跟隨寬帶環(huán)路濾波電路的電壓，等寬帶環(huán)路濾波電路鎖定后，窄帶環(huán)路濾波電路的電壓瞬時(shí)達(dá)到穩(wěn)定，通過(guò)主控芯片輸出控制信號(hào)，切換為窄帶環(huán)路濾波電路連接在鎖相環(huán)電路和壓控振蕩器之間，由于窄帶環(huán)路濾波電路的電壓為寬帶環(huán)路濾波電路的電路，誤差僅為運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)跟隨作用的誤差電壓，誤差電壓極小，故可實(shí)現(xiàn)快速鎖定。

優(yōu)選地，所述控制電路包括用于實(shí)現(xiàn)信號(hào)跟隨運(yùn)算放大器、連接在所述寬帶環(huán)路濾波電路與所述運(yùn)算放大器之間的第二開(kāi)關(guān)、以及連接所述窄帶環(huán)路濾波電路與所述運(yùn)算放大器之間的第三開(kāi)關(guān)；所述第二開(kāi)關(guān)和所述第三開(kāi)關(guān)與所述主控芯片相連、并根據(jù)所述主控芯片輸出的控制信號(hào)控制開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通方向，以實(shí)現(xiàn)所述寬帶環(huán)路濾波電路與所述窄帶環(huán)路濾波電路雙向跟隨。